光源、投影顯示裝置和光纖照明裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出一種光源，包括波長轉(zhuǎn)換層和襯底，波長轉(zhuǎn)換層包括相對的第一面和第二面，波長轉(zhuǎn)換層的第一面依附于襯底的第一表面上，該表面對于波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的光具有反射性；包括固定于襯底第一表面上的多個激發(fā)光源，該多個激發(fā)光源圍繞所述波長轉(zhuǎn)換層排布；還包括多個反射裝置，多個反射裝置與多個激發(fā)光源一一對應(yīng)，每一個激發(fā)光源發(fā)射的激發(fā)光經(jīng)過一個反射裝置的反射而入射于波長轉(zhuǎn)換層的第二表面，所述反射裝置的空間位置和/或空間角度可調(diào)，使得各激發(fā)光入射于波長轉(zhuǎn)換層所形成光斑的位置可調(diào)本實用新型的光源結(jié)構(gòu)緊湊、成本低，而且可以通過反射裝置控制各激發(fā)光源入射于波長轉(zhuǎn)換層的光斑位置。
【專利說明】光源、投影顯示裝置和光纖照明裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光源領(lǐng)域，特別是涉及應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)的光源。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，光源技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，應(yīng)用最多的光源是鹵素?zé)艉蜔晒鉄?。這些光源的最大的問題是亮度不足。近年來，LED光源發(fā)展迅速，利用藍(lán)色的LED激發(fā)涂敷于LED表面的黃色熒光粉來產(chǎn)生白光，這種光源已經(jīng)開始在市場上普及。但問題在于單顆LED光源的功率較低，依然存在亮度不足的問題。
[0003]而高亮度光源領(lǐng)域，常用的是高壓汞燈和氙燈光源，這樣的光源依靠超短的燈弧而具有很高的亮度(能量密度)，但問題在于其壽命只有1000小時左右，使用成本很高。
[0004]目前出現(xiàn)了一種半導(dǎo)體光源，其結(jié)構(gòu)如圖8所示。激發(fā)光源(圖中未畫出)發(fā)出的激發(fā)光821經(jīng)過分光濾光片811的透射入射于透鏡803并經(jīng)過透鏡803的折射而聚焦于熒光粉層801。從熒光粉層801出射的受激光822被透鏡803收集后準(zhǔn)直，經(jīng)過分光濾光片811的反射而最終出射。在該光源中，分光濾光片811透射激發(fā)光同時反射受激光，其作用在于將激發(fā)光和受激光的光路相分離。若沒有該分光濾光片，則受激光將全部向激發(fā)光源方向出射從而造成嚴(yán)重的光損失。
[0005]然而，由于有了分光濾光片的存在，整個光源結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜而龐大，這不利于當(dāng)前光源小型化的發(fā)展趨勢。另外，分光濾光片會將出射光中的剩余的激發(fā)光過濾掉，這也是一部分光損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型提出一種光源，包括波長轉(zhuǎn)換層和襯底，波長轉(zhuǎn)換層包括相對的第一面和第二面，波長轉(zhuǎn)換層的第一面依附于襯底的第一表面上，該表面對于波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的光具有反射性；包括固定于襯底第一表面上的多個激發(fā)光源，該多個激發(fā)光源圍繞所述波長轉(zhuǎn)換層排布；還包括多個反射裝置，多個反射裝置與多個激發(fā)光源一一對應(yīng)，每一個激發(fā)光源發(fā)射的激發(fā)光經(jīng)過一個反射裝置的反射而入射于波長轉(zhuǎn)換層的第二表面，所述反射裝置的空間位置和/或空間角度可調(diào)，使得各激發(fā)光入射于波長轉(zhuǎn)換層所形成光斑的位置可調(diào)。
[0007]本實用新型還提出一種投影顯示裝置，包括上述的光源作為其照明裝置，還包括光閥，光閥用于接收照明裝置的入射光并對其進行圖像調(diào)制。
[0008]本實用新型還提出一種光纖照明裝置，包括上述的光源作為其發(fā)光源，還包括透鏡和光纖，發(fā)光源發(fā)出的光經(jīng)過透鏡聚焦于光纖的入口。
[0009]本實用新型的光源結(jié)構(gòu)緊湊、成本低，而且可以通過反射裝置控制各激發(fā)光源入射于波長轉(zhuǎn)換層的光斑位置。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]圖1a表示了本實用新型第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖1b表示了圖1a所示實施例中的功能透鏡的俯視圖；
[0012]圖2a表示了本實用新型又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2b表不圖2a所不的實施例中波長轉(zhuǎn)換層和激發(fā)光源的排布俯視圖；
[0014]圖3表示了本實用新型又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4表示了本實用新型又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5表不了圖4實施例中的反光杯的工作原理不意圖；
[0017]圖6a和6b表示了波長轉(zhuǎn)換層的兩種可能的結(jié)構(gòu)；
[0018]圖7表不了另一種襯底和波長轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)和工作原理；
[0019]圖8表示了現(xiàn)有的一種光源結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖9a表示了本實用新型的又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖9b表示圖9a的實施例中的功能透鏡的內(nèi)區(qū)和外區(qū)的劃分；
[0022]圖9c表示圖9a實施例中的光出口的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型的第一實施例的光源的結(jié)構(gòu)如圖1a所示。該光源包括波長轉(zhuǎn)換層101和襯底102，波長轉(zhuǎn)換層101包括相對的第一面和第二面。在圖1a中，第一面是波長轉(zhuǎn)換層101的下表面，第二面是波長轉(zhuǎn)換層的上表面。波長轉(zhuǎn)換層101的第一面依附于襯底的第一表面102a上,該表面102a對于波長轉(zhuǎn)換層101發(fā)出的光具有反射性，因此從波長轉(zhuǎn)換層面向襯底出射的光(包括波長轉(zhuǎn)換層本身受激發(fā)射的受激光，和/或剩余的激發(fā)光)會被該第一表面102a反射回波長轉(zhuǎn)換層，并最終從波長轉(zhuǎn)換層的第二面(上表面)出射。因此，由于襯底的存在，從波長轉(zhuǎn)換層出射的光都會從其第二面出射。特別指出的是，在下文的描述中，波長轉(zhuǎn)換層的出射光指的是波長轉(zhuǎn)換層本身受激發(fā)射的受激光，或者受激光與沒有被吸收的剩余的激發(fā)光的混合光。
[0024]光源還包括位于波長轉(zhuǎn)換層第二面一側(cè)的功能光學(xué)元件103，在本實施例中，功能光學(xué)元件103包括功能透鏡103。從波長轉(zhuǎn)換層101的第二面出射的光會被功能透鏡103所接收并進行折射，折射會使得從波長轉(zhuǎn)換層出射的大角度光的角度變小，從而實現(xiàn)準(zhǔn)直的作用。
[0025]功能透鏡103的俯視圖如圖1b所示，其表面分為內(nèi)區(qū)103b和外區(qū)103a，外區(qū)位于內(nèi)區(qū)的更遠(yuǎn)離于功能透鏡中心的外側(cè)。在本實施例中，功能透鏡103的表面是完整光滑的，因此在外形上并沒有分成兩個區(qū)，內(nèi)區(qū)103b和外區(qū)103a是人為設(shè)定的。當(dāng)然，功能透鏡103在外型上也可以分為內(nèi)區(qū)和外區(qū)，這并不影響本實用新型中光源的正常工作。
[0026]本實施例的光源還包括激發(fā)光源104和105，激發(fā)光源104發(fā)射的激發(fā)光124入射于功能透鏡103的外區(qū)，并經(jīng)過該功能透鏡103而聚焦于波長轉(zhuǎn)換層101表面并激發(fā)波長轉(zhuǎn)換層101而產(chǎn)生受激光，激發(fā)光源105發(fā)射的激發(fā)光125入射于功能透鏡103的外區(qū)，并經(jīng)過該功能透鏡103而聚焦于波長轉(zhuǎn)換層101表面并激發(fā)波長轉(zhuǎn)換層101而產(chǎn)生受激光。受激光或受激光與沒有被吸收的剩余激發(fā)光的混合光從波長轉(zhuǎn)換層101的第二面(上表面)出射并被功能透鏡103所收集。
[0027]光源還包括位于功能透鏡103光路后端的光出口 106，光出口 106的范圍覆蓋功能透鏡103的內(nèi)區(qū)出射光的光通道且不覆蓋功能透鏡103的外區(qū)出射光的光通道。光出口106的范圍由其周圍能遮擋光的邊框106a決定。功能透鏡103的內(nèi)區(qū)和外區(qū)同時起到收集并準(zhǔn)直波長轉(zhuǎn)換層101的出射光的作用，其中被內(nèi)區(qū)收集的光會經(jīng)由光出口 106出射并成為光源的出射光，而被外區(qū)收集的光則不能出射。根據(jù)光路可逆原理，被外區(qū)收集的光會沿著激發(fā)光的入射方向反向出射，這部分光會部分的入射到激發(fā)光源上，其余會被光出口的邊框106a遮擋。因此只有被功能透鏡103的內(nèi)區(qū)收集的光才能成為有效的出射光。
[0028]在本實施例中，功能透鏡同時起到匯聚激發(fā)光到波長轉(zhuǎn)換層和收集波長轉(zhuǎn)換層的出射光的作用，其中功能透鏡的外區(qū)用于匯聚激發(fā)光，功能透鏡的內(nèi)區(qū)用于收集波長轉(zhuǎn)換層的出射光，這樣就實現(xiàn)了激發(fā)光與波長轉(zhuǎn)換層的出射光在光路上的分離。在本實施例中，由于避免使用了分光濾光片而使得系統(tǒng)變得簡單和緊湊；而且，若激發(fā)光沒有被波長轉(zhuǎn)換層完全吸收，則這部分剩余的激發(fā)光也可以被功能透鏡的內(nèi)區(qū)收集并最終構(gòu)成光源的出射光的一部分，這對于有些場合是很有用的。例如，激發(fā)光源可以使用藍(lán)色激光二極管，而波長轉(zhuǎn)換層則為黃色熒光粉涂層，這樣激發(fā)光源發(fā)射的藍(lán)色激光激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生黃色受激光，黃色受激光與沒有被吸收的剩余的藍(lán)光一起經(jīng)由功能透鏡的內(nèi)區(qū)和光出口出射而形成了白光出射光。當(dāng)然這只是舉例，也可以使用藍(lán)光激發(fā)光激發(fā)其它顏色的波長轉(zhuǎn)換層，甚至可以使用紫外激發(fā)光激發(fā)波長轉(zhuǎn)換層，本實用新型并不做限制。
[0029]本實施例中，功能透鏡只包括一片凸透鏡，但實際上可能是膠合透鏡或透鏡組，因此此處功能透鏡是并不限于一片透鏡，而是指代一個透鏡光學(xué)系統(tǒng)。在本實施例中使用了兩個激發(fā)光源，容易理解，使用一個激發(fā)光源同樣可以實現(xiàn)本實用新型的有益效果。
[0030]本實施例存在一個問題在于，由功能透鏡103的外區(qū)收集的波長轉(zhuǎn)換層的出射光會形成損失。根據(jù)光學(xué)知識可知，功能透鏡的外區(qū)對應(yīng)于波長轉(zhuǎn)換層發(fā)射的大角度光線，這部分光線波長轉(zhuǎn)換層發(fā)射的總的光能量來說較小，因此這部分損失不大，在實際中往往是可以接受的。
[0031]本實用新型的另一個實施例的光源的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2a所示。該光源與前述實施例的不同之處在于，光源包括八個激發(fā)光源(光源204是其中之一)，該八個激發(fā)光源也固定于襯底202的第一表面上。第一表面的俯視圖如圖2b所不,可見八個激發(fā)光源圍繞波長轉(zhuǎn)換層201排布。這樣的好處有兩個，第一是激發(fā)光源與波長轉(zhuǎn)換層可以共用同一個襯底，該襯底可以為它們同時散射，這樣可以使系統(tǒng)最為簡化；第二是多個激發(fā)光源圍繞波長轉(zhuǎn)換層排布也能夠使系統(tǒng)最為緊湊。
[0032]激發(fā)光源與波長轉(zhuǎn)換層固定于同一個襯底上，這帶來一個問題，就是激發(fā)光源不能面對波長轉(zhuǎn)換層直接發(fā)射激發(fā)光，因此在本實施例中，好包括多個反射裝置，多個反射裝置與多個激發(fā)光源一一對應(yīng)，每個激發(fā)光源發(fā)射的激發(fā)光經(jīng)過一個反射裝置的反射而入射于功能透鏡203的外區(qū)，并最終入射于波長轉(zhuǎn)換層的第二表面。其中一個激發(fā)光源為例，激發(fā)光源204發(fā)射的激發(fā)光224沿著垂直于襯底第一表面的方向向上出射,入射于反射裝置207。該反射裝置207的截面呈楔形，其下表面為斜面，該斜面附有反射層或反射鏡，能夠?qū)⒓ぐl(fā)光224反射至功能透鏡203。反射裝置的下表面斜面的斜度是可以控制的，使得激發(fā)光224的反射光能夠入射于功能透鏡203的外區(qū)。
[0033]在本實施例中，采用了多個激發(fā)光源的方式來共同構(gòu)成激發(fā)光源用來激發(fā)波長轉(zhuǎn)換層，這樣的好處在于，可以使用多個較低功率的激發(fā)光源來共同實現(xiàn)較高的激發(fā)光功率，這對于控制光源的成本很有幫助。另一方面，這又會帶來一個問題，即多個激發(fā)光入射于波長轉(zhuǎn)換層會形成多個光斑，這多個光斑若不能有效控制，則可能造成能量的分散和整個光源亮度的下降。因此優(yōu)選的，反射裝置的空間位置和/或空間角度可調(diào)。對于多個激發(fā)光源來說，會存在多個反射裝置對其發(fā)出光分別進行反射，圖中的207就是這些反射裝置中的一個。分別微調(diào)每個反射裝置可以控制每個激發(fā)光的走向從而控制其在波長轉(zhuǎn)換層上的光斑的位置。例如可以使得多個光斑相互重合，也可能形成其它特定的分布。
[0034]本實施例與前述實施例的另一個不同點在于，本實施例的光源還包括位于光出口的透鏡212，該透鏡212覆蓋整個光出口。這樣從功能透鏡的內(nèi)區(qū)出射的出射光在經(jīng)過光出口的同時還能夠被透鏡212所調(diào)整，例如在本實施例中透鏡212能夠?qū)墓δ芡哥R203的內(nèi)區(qū)出射的出射光進一步的準(zhǔn)直，當(dāng)然還可能改變透鏡212使得從功能透鏡203的內(nèi)區(qū)出射的出射光得到聚焦。這些都是舉例而并不構(gòu)成限制。
[0035]在本實施例中，反射裝置位于光源的光出口周圍，這樣的好處在于，光出口是光源的外殼的一部分，反射裝置位于光出口的周圍因此反射裝置也自然暴露于外部，這方便反射裝置的調(diào)節(jié)。這樣的設(shè)計可以實現(xiàn)最緊湊的光源結(jié)構(gòu)。
[0036]容易理解，在本實施例中，功能光學(xué)元件也可以只起到對波長轉(zhuǎn)換層的光收集裝置的作用，即用于用于收集從波長轉(zhuǎn)換層出射的光并將其準(zhǔn)直。這并不影響本實施例緊湊、低成本和激發(fā)光光斑可調(diào)的有益效果的實現(xiàn)。
[0037]本實用新型的另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。該實施例的光源與圖2a所不的光源的區(qū)別在于，各激發(fā)光源發(fā)射的激發(fā)光的出射方向不垂直于襯底的第一表面，而是向波長轉(zhuǎn)換層的方向傾斜。這樣的好處在于，能夠簡化反射裝置307的加工制造，使得反射裝置不需要呈楔形而只需要是一個平面。在本實施例中，使激發(fā)光向波長轉(zhuǎn)換層方向傾斜是通過使激發(fā)光源的準(zhǔn)直透鏡橫向偏移來實現(xiàn)的，下面具體的以激發(fā)光源304來舉例。激發(fā)光源304發(fā)出的激發(fā)光324首先經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡308來進行準(zhǔn)直，根據(jù)光學(xué)知識可知，準(zhǔn)直透鏡308的位置向波長轉(zhuǎn)換層方向偏移，則經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡308準(zhǔn)直的光束就會向相同的方向偏移，該激發(fā)光324被平面的反射裝置307反射而入射于功能透鏡的外區(qū)。
[0038]在本實施例中，準(zhǔn)直透鏡308被特別強調(diào)的畫了出來，在其它實施例中實際上準(zhǔn)直透鏡也可能存在，但由于并沒有必要強調(diào)這個細(xì)節(jié)而沒有畫出。值得注意的是，在其他實施例中沒有畫出準(zhǔn)直透鏡并不代表該準(zhǔn)直透鏡不能應(yīng)用于其它實施例。
[0039]在實際應(yīng)用中，除了偏移準(zhǔn)直透鏡來實現(xiàn)激發(fā)光的傾斜，還可以采用其它方法。例如，加工襯底的第一表面在各激發(fā)光源的安裝處為傾斜面，這樣激發(fā)光源本身就是傾斜的，其出射光自然也是傾斜的。
[0040]本實用新型的下一個實施例的光源的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。與本實用新型的第一實施例不同的是，位于波長轉(zhuǎn)換層401第二面一側(cè)的功能光學(xué)元件不包括功能透鏡，該功能光學(xué)元件包括反光杯403。反光杯403具有相對的大口 403b和小口 403a，小口 403a面向波長轉(zhuǎn)換層401。
[0041]反射杯的工作原理在圖5中進行專門解釋。在圖5中，從反光杯503的大口 503b入射的光并不能全部從反光杯503的小口 503a出射，這是符合光學(xué)中的“光學(xué)擴展量守恒”原理的。入射于反光杯503的大口 503b的光具有第一角度范圍,在該角度范圍內(nèi)的光能夠穿過反光杯503而從反光杯的小口 503a出射，在該角度范圍外的光則不能穿過反光杯503。根據(jù)“光學(xué)擴展量守恒”原理，光束在反光杯的大口和小口處的面積與發(fā)光立體角的乘積為常數(shù)，而小口 503a處無論是出射光還是入射光其發(fā)光角度最大為半角90度，因此由于大口503b的面積大于小口 503a，因此大口 503b處的光的角度范圍必定小于小口 503a處的正負(fù)90度，超出該角度范圍的光將無法通過該反光杯的系統(tǒng)。例如在圖5中，小角度光521可以直接穿過反光杯而不經(jīng)過任何反射，角度稍大的光線522則經(jīng)過一次反射而從反光杯的小口 503a出射出去,角度較大的光線523則在反光杯內(nèi)發(fā)生了多次反射后最終從反光杯的大口 503b又反射了回來而不能穿過反光杯。
[0042]因此在本實施例中，反光杯的第一角度范圍就是容許光線從小口出射的角度范圍。第一角度范圍分為內(nèi)區(qū)和外區(qū)，外區(qū)的角度大于內(nèi)區(qū)的角度。激發(fā)光源404發(fā)出的激發(fā)光經(jīng)過反射鏡407反射后入射于反光杯403的大口 403b內(nèi)，其入射角度屬于反光杯的外區(qū)；這部分激發(fā)光會從反光杯的小口 403a出射并入射于波長轉(zhuǎn)換層401而產(chǎn)生受激光；受激光或受激光與沒有被吸收的剩余激發(fā)光的混合光從波長轉(zhuǎn)換層的第二面出射并被反光杯的小口 403a所收集，收集到的所有光都從反光杯的大口 403b得以出射。這部分出射光按照角度不同分為兩部分:處于內(nèi)區(qū)的部分和處于外區(qū)的部分。本光源的光出口 406(在圖中表不為透鏡406 )位于反光杯光路后端，光出口的范圍覆蓋反光杯的內(nèi)區(qū)出射光的光通道且不覆蓋反光杯的外區(qū)出射光的光通道。具體來說，內(nèi)區(qū)出射光的光通道指的是出射角較小的光通道，外區(qū)出射光的光通道指的是出射角較大的光通道。而光出口位于光軸的中心，所以它能夠選擇性的覆蓋從反光杯大口出射的某一個小角度范圍，因此可以通過控制光出口的大小(在本實施例中就是控制透鏡406的孔徑大小)來使得光出口對應(yīng)的角度范圍與反光杯的內(nèi)區(qū)的角度范圍相一致，光出口的范圍剛好覆蓋反光杯的內(nèi)區(qū)出射光的光通道，這樣就能夠使反光杯內(nèi)區(qū)部分的出射光得以從光出口出射。
[0043]本實施例與前述實施例的另一個不同點在于，激發(fā)光源404固定于整個光源的側(cè)面的另一個襯底409，它發(fā)出的激發(fā)光首先經(jīng)過反射鏡407的反射而得以調(diào)整方向。通過調(diào)整反射鏡407的空間角度，可以改變由它反射的激發(fā)光的方向。襯底409用于固定激發(fā)光源404并為其散熱，該襯底409可以與波長轉(zhuǎn)換層的襯底402組合成一個整體,這樣可以一體散熱。
[0044]相比前面的實施例，在本實施例中使用反光杯取代了功能透鏡。其好處在于，由于入射于反光杯大口的激發(fā)光只要角度合適就一定能從反光杯的小口出射從而入射于波長轉(zhuǎn)換層的與小口所對應(yīng)的位置，這就有效避免了多個激發(fā)光源發(fā)射的激發(fā)光在波長轉(zhuǎn)換層所形成的光斑過于分散的問題:只要控制多個激發(fā)光入射于反光杯的大口，這些激發(fā)光在波長轉(zhuǎn)換層上所形成的光斑一定都在反光杯的小口所對應(yīng)的范圍內(nèi)，同時這還有利于這些激發(fā)光在波長轉(zhuǎn)換層上形成均勻的光斑，這對波長轉(zhuǎn)換層的光轉(zhuǎn)換效率有很大的幫助。使用反光杯的另一個好處在于，從波長轉(zhuǎn)換層出射的光中大部分先經(jīng)過反光杯側(cè)壁的反射后再從大口出射，這個過程具有勻光和整形的效果，使得從大口出射的光更為均勻，且形狀與反光杯大口的形狀相同。一般來說，反光杯的大口和小口的形狀是相同的，例如都是圓形或長方形或正方形。這在實際中是非常有用的，例如在需要將光源發(fā)出的光聚焦于一個光纖束入口時，光纖束入口都是圓形的，此時使用具有圓形大口的反光杯的效率最高；而在投影顯示中，顯示芯片都是長方形的，例如長寬比為4:3或16:9的長方形，此時如果反光杯的大口為具有相同長寬比的長方形，此時的系統(tǒng)效率最高。[0045]反光杯可以采用空心結(jié)構(gòu)，并在空心結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁鍍反射膜來實現(xiàn)；也可以采用實心結(jié)構(gòu)，并保持其側(cè)壁光滑，這樣光線在其內(nèi)部傳播時會在側(cè)壁發(fā)生全反射。實心結(jié)構(gòu)的效率比空心結(jié)構(gòu)高，但是對裝配工藝的要求也更高。反光杯的截面邊緣可能是比較容易加工的直線，這對應(yīng)于圓臺或棱臺形狀的反光杯；反光杯的截面邊緣也可能使曲面，這對應(yīng)于復(fù)合拋物面或復(fù)合雙曲面集光器，這種集光器比圓臺或棱臺形狀的反光杯的效率更高但同時加工成本也更高。反光杯的形狀設(shè)計屬于現(xiàn)有技術(shù)，此處不做過多描述。反光杯可以緊貼波長轉(zhuǎn)換層安裝，這樣對波長轉(zhuǎn)換層出射光的光的收集效率最高；當(dāng)然反光杯也可以不與波長轉(zhuǎn)換層接觸，這樣雖然效率有所降低但是可能帶來其它的好處，例如在下面圖7所示的實施例中波長轉(zhuǎn)換層將發(fā)生移動，此時反光杯就不能與波長轉(zhuǎn)換層相接觸。
[0046]可以理解，在前面的實施例中，不同實施例有各自不同的特點，例如不同實施例中的激發(fā)光源的位置可能不同，功能光學(xué)元件可能不同，但是這些特點實際上是可以自由組合的，并不限于本實用新型實施例中的組合，本實用新型所列舉的實施例只是無限種組合中的幾個舉例而已。例如，在圖4所示的實施例中，激發(fā)光源也可以固定于襯底402上。
[0047]在上面實施例中，無論功能光學(xué)元件是功能透鏡還是反光杯，都存在內(nèi)區(qū)和外區(qū)，所不同的在于功能透鏡的內(nèi)區(qū)和外區(qū)是在透鏡表面的物理范圍的劃分，而反光杯的內(nèi)區(qū)和外區(qū)是反光杯能夠接收的一個特定角度范圍內(nèi)的光線角度的劃分，無論是哪一種劃分，都是把光通道分為兩個區(qū)而這兩個區(qū)起到不同的作用。前面提到內(nèi)區(qū)和外區(qū)的劃分實際上是人為設(shè)定的，其邊界線也未必如圖1b所示的那么規(guī)則、平滑。內(nèi)區(qū)和外區(qū)的設(shè)定規(guī)則是這樣的:波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的光經(jīng)過功能光學(xué)元件出射，該光有一個光通道；設(shè)計光出口不要覆蓋所有的光通道，而是覆蓋光通道的中心的一部分(此處中心指的是空間位置上的中心或者角度上的中心)，它覆蓋的這部分光通道所對應(yīng)的功能光學(xué)元件的區(qū)域就是內(nèi)區(qū)，而剩余的沒有被光出口覆蓋的部分而被激發(fā)光的光路所覆蓋的部分就是外區(qū)?？梢姽δ芄鈱W(xué)元件的內(nèi)區(qū)的范圍是由光出口的設(shè)計范圍來決定的。
[0048]舉例來說，圖9a表示了本實用新型有一個實施例的光源結(jié)構(gòu)示意圖，與圖1a的實施例相比，其區(qū)別僅在于兩個激發(fā)光源904和905位于光源出口 906的孔徑范圍內(nèi)，這樣該光源的光出口就不是整個孔徑906，而是孔徑903中的一部分。如圖9c所示，孔徑906中，陰影部分是激發(fā)光源904和905的投影，也就是說這部分光路被激發(fā)光源904和905擋住了，因此該光源的光出口是剩余的部分906b。該出光口 906b所對應(yīng)的功能透鏡903表面的區(qū)域如圖9b所示，是功能透鏡903表面上的區(qū)域903b，該區(qū)域903b就是內(nèi)區(qū)，剩余區(qū)域903al和903a2就是外區(qū)，外區(qū)903al用于接收激發(fā)光源904發(fā)出的激發(fā)光，外區(qū)903a2用于接收激發(fā)光源905發(fā)出的激發(fā)光。因此，在前面的描述中提到的“外區(qū)位于內(nèi)區(qū)的更遠(yuǎn)離于功能透鏡中心的外側(cè)”，是一個平均的概念，并不是外區(qū)的所有位置都位于內(nèi)區(qū)的所有位置的外側(cè)，而是平均來說外區(qū)距離功能透鏡中心的距離比內(nèi)區(qū)要遠(yuǎn)。同樣的，對于反光杯，“外區(qū)的角度大于內(nèi)區(qū)的角度”指的是平均來說外區(qū)的角度大于內(nèi)區(qū)的角度。
[0049]在上面描述的實施例中，并沒有對波長轉(zhuǎn)換層有特殊的規(guī)定。實際上波長轉(zhuǎn)換層只起到吸收激發(fā)光并出射受激光的作用，而下面將針對一些特殊的應(yīng)用對波長轉(zhuǎn)換層進行描述，這些特征或技術(shù)方案可以應(yīng)用于上面的任何一個實施例。
[0050]在實際應(yīng)用中，可能存在這樣的需求:一種波長轉(zhuǎn)換材料不能滿足使用者對光的要求，需要兩種甚至更多種波長轉(zhuǎn)換材料來形成波長轉(zhuǎn)換層。當(dāng)然最簡單的方法就是將不同的波長轉(zhuǎn)換材料混合在一起，但這可能帶來一個問題，就是不同波長轉(zhuǎn)換材料之間可能出現(xiàn)相互吸收的作用，例如紅色熒光粉會吸收綠色熒光粉發(fā)出的綠光。這樣當(dāng)然會嚴(yán)重的降低波長轉(zhuǎn)換層的光轉(zhuǎn)換效率。一種解決的方法是，如圖6a所示的，波長轉(zhuǎn)換層上被激發(fā)光照射的區(qū)域601內(nèi)包括至少兩個相鄰的子區(qū)域601a和601b，這兩個子區(qū)域所使用的波長轉(zhuǎn)換材料不同。這樣既可以同時使用至少兩種波長轉(zhuǎn)換材料，也可以避免它們之間發(fā)生相互的吸收。圖6a所示的例子中，兩個區(qū)域601a和601b代表兩種使用不同的波長轉(zhuǎn)換材料的區(qū)域，這兩種區(qū)域相互交叉排列。而圖6b中的兩個區(qū)域601a和602b表不了另一種排布方式。可以理解，排布方式很多，此處不需要一一列舉。當(dāng)然應(yīng)用這種方法，也可以排布兩種以上種類的子區(qū)域。
[0051]在光源的實際應(yīng)用中，還存在這樣一種實際需求:需要光源出射光的顏色或色溫可調(diào)，即可以根據(jù)需要在不同的場合調(diào)節(jié)成不同的顏色或色溫。對這種需求，可以采用下面的方案予以解決:
[0052]在光源中還包括驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動襯底帶動波長轉(zhuǎn)換層移動。如圖7所示，驅(qū)動裝置(圖中未畫出)帶動襯底702和波長轉(zhuǎn)換層701沿左右方向平移。波長轉(zhuǎn)換層沿著該移動的方向的成分有變化，這樣由于波長轉(zhuǎn)換層的成分變化，出射光的成分也將發(fā)生變化，通過控制驅(qū)動裝置控制波長轉(zhuǎn)換層的位置，就可以控制出射光的顏色或色溫。例如，波長轉(zhuǎn)換層701沿著從左到右的方向其所含有的黃色熒光粉越來越少，這樣當(dāng)使用藍(lán)色光激發(fā)時，通過調(diào)節(jié)波長轉(zhuǎn)換層的位置就可以控制出射光的色溫。具體來說，將波長轉(zhuǎn)換層向右調(diào)節(jié)，黃色熒光粉減少，剩余的激發(fā)光增多，故而出射光的色溫提高。另一個例子是，波長轉(zhuǎn)換層701沿著從左到右的方向黃色熒光粉的量不變，而紅色熒光粉的量增多，這樣隨著波長轉(zhuǎn)換層向右調(diào)節(jié)光源的出射光的紅色成分將增多，剩余的藍(lán)色光成分將減少。顯而易見，在這種情況下，可以結(jié)合圖6a和圖6b中的方法來增多紅色熒光粉的成分，例如增多紅色熒光粉子區(qū)域的面積比例。此處不做過多舉例，需要明確指出的是波長轉(zhuǎn)換層的成分變化，包括其中的材料變化，也包括各材料的比例的變化。
[0053]本實用新型還提出一種投影顯示裝置，包括上述的光源作為其照明裝置，還包括光閥，光閥用于接收照明裝置的入射光并對其進行圖像調(diào)制。
[0054]本實用新型還提出一種光纖照明裝置，包括上述的光源作為其發(fā)光源，還包括透鏡和光纖，發(fā)光源發(fā)出的光經(jīng)過透鏡聚焦于光纖的入口。
[0055]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光源，其特征在于: 包括波長轉(zhuǎn)換層和襯底，波長轉(zhuǎn)換層包括相對的第一面和第二面，所述波長轉(zhuǎn)換層的第一面依附于襯底的第一表面上，該表面對于波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的光具有反射性； 包括固定于襯底第一表面上的多個激發(fā)光源，該多個激發(fā)光源圍繞所述波長轉(zhuǎn)換層排布； 還包括多個反射裝置，多個反射裝置與多個激發(fā)光源一一對應(yīng)，每一個激發(fā)光源發(fā)射的激發(fā)光經(jīng)過一個反射裝置的反射而入射于波長轉(zhuǎn)換層的第二表面，所述反射裝置的空間位置和/或空間角度可調(diào)，使得各激發(fā)光入射于波長轉(zhuǎn)換層所形成光斑的位置可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其特征在于，各激發(fā)光源發(fā)射的激發(fā)光的出射方向向波長轉(zhuǎn)換層的方向傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其特征在于，還包括位于波長轉(zhuǎn)換層第二表面一側(cè)的光收集裝置，用于收集從波長轉(zhuǎn)換層出射的光并將其準(zhǔn)直。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光源，其特征在于，所述激發(fā)光穿過所述光收集裝置后入射于波長轉(zhuǎn)換層的第二表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其特征在于，所述反射裝置位于光源的光出口周圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其特征在于，所述激發(fā)光源發(fā)射藍(lán)色激光，所述波長轉(zhuǎn)換層受激發(fā)射黃光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的光源，其特征在于，所述波長轉(zhuǎn)換層上被激發(fā)光照射的區(qū)域內(nèi)包括至少兩個相鄰的子區(qū)域，這兩個子區(qū)域所使用的波長轉(zhuǎn)換材料不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的光源，其特征在于，還包括驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動所述襯底帶動波長轉(zhuǎn)換層移動；波長轉(zhuǎn)換層沿著所述移動的方向的成分有變化。
9.一種投影顯示裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1至8中的任一項所述的光源作為其照明裝置，還包括光閥，光閥用于接收照明裝置的入射光并對其進行圖像調(diào)制。
10.一種光纖照明裝置，其特征在于，包括使用權(quán)利要求1至8中的任一項所述的光源作為其發(fā)光源，還包括透鏡和光纖，發(fā)光源發(fā)出的光經(jīng)過透鏡聚焦于光纖的入口。
【文檔編號】F21V13/02GK203587953SQ201320626320
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】吳震 申請人:吳震